超高温陶瓷基复合材料的设计、制备与性能研究

【作者】 汤素芳；

【机构】 中国科学院沈阳金属研究所；

【摘要】 碳纤维增强陶瓷基复合材料可以通过对其不同构筑单元（基体、纤维和孔隙）的组成、结构和空间分布进行设计,使材料具有不同的性能特点。高超音速飞行器超高温部位的防热材料希望具有轻质、非烧蚀、强度高、Z向热导低等特点,本文通过对不同构筑单元进行设计,采用CVI、PIP和粉末渗透等多工艺手段构筑了两种类三明治结构的超高温陶瓷基复合材料,以满足飞行器对防热材料性能的多样化需求。1)ZrB₂-ZrC改性C_f/SiC复合材料:厚度方向两侧为C_f/SiC-ZrB₂-ZrC,中心为致密C_f/SiC,该材料在循环6次累计烧蚀1 000s后线烧蚀率0.415μm/s,烧蚀后材料弯曲强度衰减率仅为8%;2)C_f/C-SiC-ZrB₂复合材料:烧蚀迎风面为含有大量ZrB₂的致密C_f/C-SiC-ZrB₂,中心为多孔C_f/C-SiC-ZrB₂,背风面为致密C_f/C-SiC,该材料密度仅有1.65g/cm³,与致密C_f/SiC（密度2.1g/cm³）相比,其Z向热导率降低65%（3.29W/mK）,强度仅下降16%（260MPa）,循环10次累计烧蚀1000s后线烧蚀率为0.79μm/s。更多还原